2.2.1 Ионные механизмы возбуждения

Известно, что процесс возникновения ПД связан с изменением мембранного потенциала, а также проницаемости мембраны для различных ионов и ионных потоков.

Сохранение ионного баланса в кардиомиоцитах обеспечивает K⁺- Na⁺- и Са²⁺-насосы, активно перекачивающие ионы Na⁺ и Са²⁺ наружу, а ионы K⁺ - внутрь клетки. Этот процесс носит ферментативный характер, и осуществляется благодаря локализованным в сарколемме миокардиальных клеток ферментов – К⁺- Na⁺ АТФазы и Са²⁺ -АТФазы.

Используя специфические ингибиторы ферментов, в частности уабоин было установлено, что плотность молекул K⁺- Na⁺ насоса в мембране, а число циклов насоса оценивается 20 в секунду. Тогда на 1 см² за одну секунду происходят 2 • 10¹² циклов насосов. Так как за каждый цикл насос переносит 3 иона Na⁺, то всего переносится 6 • 10¹² ионов за 1 с на 1 см².

В покое проницаемость мембраны для ионов Na⁺ и Са²⁺ весьма мала. Потенциал покоя, как и в нервных волокнах, определяется в основном К⁺ - потенциалом, который поддерживается благодаря работе электрогенного натриевого насоса.

Фаза деполяризации (1 фаза), не отличается по своим молекулярным механизмам от аналогичной фазы в нервных клетках, и связана со значительным повышением проводимости для натрия (слайд 4).

Но данный процесс недолгий. время жизни 1 - 2 мс и может доходить до 6 мс. Соотношение проницаемости для К⁺ и Na⁺ d ‘njn gthbjl: Р = 1:. Порог активации натриевых каналов примерно -60 мВ.

Далее процесс быстрой деполяризации мембраны сменяется более медленными фазами. Начальный входящий натриевый, ток очень быстро инактивируется, что также напоминает нервную клетку. Процесс же реполяризации носит иной молекулярный характер по сравнению с нервной клеткой.

К числу таких механизмов относятся:

1. медленный рост проводимости для Ca²⁺ , результатом этого процесса является возникновение деполяризующего входящего тока кальция (медленный входящий ток)

2. снижение проводимости для K⁺ возникающее при деполяризации и уменьшающее реполязирующий выходящий ток K⁺.

Так в фазе плато, где спад мембранного потенциала происходит от +30мВ до 0 мВ работают два типа каналов – медленные кальциевые и калиевые каналы. Кальциевые каналы имеют порог активации около -30 мВ, а время их жизни примерно 200 мс. В результате открывания кальциевых каналов возникает деполяризующий медленный входящий в клетку кальциевый ток.

Одновременно с ростом кальциевого тока растет проводимость для ионов калия g_К, что приводит к возникновению вытекающего калиевого тока, реполяризующего мембрану. Далее происходит уменьшение проводимости мембраны для ионов кальция при продолжающемся увеличении проводимости для ионов калия и наступает следующая фаза - фаза — реполяризация

Она характеризуется закрытием кальциевых каналов, ростом величины g_К и усилением выходящего тока К⁺

Основываясь на существование трех типов каналов в кардиомиоците можно получить уравнение для мембранного тока при возбуждении

Второе и третье слагаемое - составляющие входящих деполяризующего быстрого тока Na⁺ и медленного Са²⁺, четвёртое - выходящий реполяризующий ток K⁺. Для кальциевого канала, так же как и для натриевого, предполагается существование активирующих d и инактивирующих f частиц, состояние которых описывается некоторыми вероятностными потенциалозависимыми параметрами.

Описание кинетики параметров активации d и инактивации f является сложной научной задачей, поиски решения которой в настоящее время интенсивно ведутся.

Процессы возбуждения кардиомиоцита изучаются с помощью ряда специальных методов. Один из них - это метод блокаторов (антагонистов) ионов кальция. Были найдены специфические блокаторы кальциевого тока в миоците: препараты Д-600, верапамил, катионы металлов La³⁺, Mn²⁺ и некоторые другие. Эти вещества прекращают доступ кальция внутрь клетки и тем самым изменяют и величину, и форму потенциала действия. Кальциевые каналы не блокируются тетродотоксином (блокатором ионов Na⁺, что дает основание допускать существование в кардиомиоцитах отдельных кальциевых каналов.

Распределение ионов кальция по сердечной мышце в норме и патологии изучается с помощью метода радионуклидной диагностики. Для этого используют радиоактивный изотоп кальция - Са²⁺,  - излучение которого регистрируется сканерами.